[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，属于电池材料技术领域。

背景技术

锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂作为锂离子电池的正极材料是近几年才出现的事，国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧，穿刺不爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。

磷酸铁锂之所以还没有大范围的应用，导电性差是一个主要的问题。这个问题目前已经可以得到解决：就是添加C或者金属银或铜。但添加碳会大大降低振实密度，而单纯添加银，效果虽好，但成本昂贵。

发明内容

本发明提供了一种导电性好且廉价的锂离子电池正极材料及其制备方法。该方法工艺过程简单，能耗低，所得产品流动性好、分散性好。

一种锂离子电池正极材料，为掺杂SiO₂Ag的磷酸亚铁锂固体粉末，粒径分布在50nm～5μm，形貌为类球形，SiO₂Ag掺杂量为磷酸亚铁锂质量的0.01％～1％。

上述磷酸铁锂正极材料的制备方法如下：

将等摩尔的磷酸铁和碳酸锂，聚合物与球形SiO₂Ag复合物，加入到带研磨球的容器中，混合研磨30～120min；

取出混合物在80～150℃下混炼10～180min，冷却后，将混炼物粉碎，打成饼；将饼放到惰性气氛炉中于600～800℃加热处理8～10小时，冷却至室温，经破碎、分级处理即得到目标产物。

根据本发明的技术方案，所用的磷酸铁为含结晶水或不含结晶水，磷酸铁与碳酸锂最好具有微纳结构。

聚合物与球形SiO₂Ag复合物采用聚合物与球形SiO₂Ag共混得到。

聚合物为树脂或糖类，其用量为磷酸铁和碳酸锂总质量的3％～6％。

球形SiO₂Ag的粒径分布为50nm～3μm，用量为磷酸亚铁锂质量的0.01％～1％。

球形SiO₂Ag采用具有微纳组分的球形二氧化硅与含银化合物通过化学包覆作用获得。

混炼使用可以加热的单螺杆或双螺杆或可加热的对辊设备。

打饼采用具有一定压力并配有不锈钢模具的设备，饼为各种立体几何图形，最好为圆柱形或球形。

惰性气氛炉为氮气或活性炭保护炉。

采用本发明的技术方案所达到的有益效果：

本发明的制备方法工艺过程简单，流动性好，易分散，粒度分布在50nm～5μm，形貌为类球形适合于锂离子电池正极材料。

具体实施方式

实施例1：

取4578克无水磷酸铁、1127克碳酸锂、200克酚醛树脂与52克球形SiO₂Ag的共混复合物252克放入不锈钢容器中混合30分钟，在150℃下双螺杆混炼10分钟，打成圆柱形饼，于反应炉中在氮气保护下于800℃下反应6小时后，冷至室温后，取出，破碎，分级，得到0.5～5微米固体粉末材料，材料1C放电容量达到150mAh/g。

实施例2：

取5655克二水磷酸铁、1127克碳酸锂、300克联苯树脂与5克球形SiO₂Ag的共混复合物305克放入不锈钢容器中混合120分钟，在80℃下单螺杆混炼180分钟，打成球形饼，于反应炉中在活性炭保护下于700℃下反应10小时后，冷至室温后，取出，破碎，分级，得到0.05～0.5微米固体粉末材料，材料1C放电容量达到140mAh/g。

实施例3：

取4578克无水磷酸铁、1127克碳酸锂、180克蔗糖与20克球形SiO₂Ag的共混复合物300克放入不锈钢容器中混合60分钟，在120℃下对辊混炼100分钟，打成圆柱形饼，于反应炉中在氮气保护下于600℃下反应12小时后，冷至室温后，取出，破碎，分级，得到0.5～3微米固体粉末材料，材料1C放电容量达到145mAh/g。